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Schweissmutter
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schrauben und bezieht sich-auf eine Schweissmut : cr, wie sie beispielsweise in zunehmendem Umfang in der blechverarbeitenden Industrie benutzt wird.
Mit angeschweissten Muttern schafft man die Möglichkeit, bei Blechteilen Schraubenverbindungen einzusetzen. Durch das Aufschweissen der Muttern erreicht man die erforderliche Einschraubtiefe des Ge- windes. Derartige Schweissmuttern sind im allgemeinen mit einem zur Gewindebohrung konzentrischen Zentrierfortsatz und einer Mehrzahl von Schweisswarzen an einer Stirnseite versehen. Eine besondere Aus- führungsform von bekannten Schweissmuttern ist gekennzeichnet durch drei rippenförmige Schweissvorsprünge von geringerer Höhe als der Zentrierfortsatz und mit einer eine linienförmige Berührung mit dem
Werkstück ergebenden Oberfläche.
In vielen Fällen ist es erwünscht, Schweissmuttern zu verwenden, die an der dem Zentrierfortsatz entgegengesetzten Stirnfläche geschlossen sind. Derartige Muttern, beispielsweise Hutmutter, werden aus dem Vollen hergestellt, in der Weise, dass an der oberen Stirnfläche die Bohrung durch eine eingebördelte oder aufgeschweisste Blechkappe geschlossen ist. Durch den besonders aufgesetzten Verschluss der Gewindebohrung ergeben sich beim späteren Anschweissen der Schweissmutter an Blechteilen Schwierigkeiten, der Stromübergang von der Schweisselektrode über die einzelnen Teile ist nicht genau definiert, und man ist daher zurückhaltend in der Anwendung derartiger abgedeckter Schweissmuttern.
Weiterhin ergibt sich durch das Befestigen der Blechkappe ein besonderer weiterer Arbeitsgang, der die Herstellungskosten der Schweissmutter erhöht.
Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, die Abdeckkappe mit der Mutter und die Mutter mit dem Blechteil zu verschweissen.
Um diese Aufgabe zu lösen, waren verschiedene Schwierigkeiten zu überwinden, denn es ist erforderlich, dass zum sicheren und festen Verschweissen aller drei Teile miteinander eine hohe Stromdichte vorhanden ist. Dabei kommt es leicht zu unerwünschten Verformungen des Materials, zum Abbrennen, und auch zu Schmelzflüssen, die beispielsweise das Gewinde zusetzen und damit unbrauchbar machen.
Die Erfindung setzt eine Schweissmutter mit Schweissstellen an beiden Seiten voraus und besteht darin, dass an den durch Schweissvorsprünge oder durch Eindrehungen gebildeten Schweissstellen an der oberen Stirnseite eine vorzugsweise federnde Abdeckplatte angeschweisst ist.
Es sind Schweissmuttern mit an beiden Stirnseiten durch Schweissvorsprünge gebildeten Schweissstellen bekannt. Die doppelseitige gleiche Ausbildung dieser Schweissmuttern dient dazu, die Schweissmutter an die Schweissstelle in beliebiger Lage heranführen zu können, wobei die Schweisselektrode sowohl an der einen als auch an der gegenüberliegendew Seite wirksam werden kann. Im Gegensatz dazu sind bei der Erfindung die Schweissstellen an der oberen Stirnseite zur Verbindung mit einer Abdeckplatte ausgebildet, was den Vorteil bietet, dass beim Aufschweissen der Mutter auf den Blechteil das Gewinde bei ein und demselben Schweissvorgang ohne Beschädigung auf der oberen Stirnseite dicht abgeschlossen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Höhenabmessung der Abdeckplatte grösser als die Tiefe der Eindrehung. Dadurch ist der Stromfluss eindeutig vorbestimmt und es werden somit Schweissfehler weitgehend vermieden. Erfindungsgemäss kann auch die Abdeckplatte nach aussen gewölbt ausgeführt und mit der Aussenkante an einer Ringfläche der Eindrehung der Mutter angeschweisst sein. Insbesondere dann, wenn die Abdeckplatte hutförmig ausgebildet ist, können Schrauben auch teilweise durch die oben abgeschlossene Aufschweissmutter hindurchgedreht werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen nachstehend näher erläutert. In allen Zeichnungen ist eine erfindungsgemässe Schweissmutter in der Ansicht von einer Stirnseite sowie im Schnitt wiedergege- ben. Der Schnitt ist unterteilt in eine linke und eine rechte Hälfte ; die rechte Hälfte zeigt die Ausbil- dung der Schweissvorsprünge, und die linke Hälfte zeigt, wie die Teile miteinander verschweisst sind.
InFig. listdie Schweissmutter 11 an ihrer unteren Stirnseite mit drei Schweissvorsprüngen 12 versehen.
An ihrer oberen Stirnseite ist eine Abdeckplatte 13 in eine Eindrehung 14 eingesetzt, wobei eine kreis- ringförmige Schweissstelle gebildet ist. Die Eindrehung 14 ist flacher gehalten als die Stärke der Abdeck- platte 13, so dass diese Abdeckplatte aus der Oberfläche der Mutter herausragt. Unterhalb der Eindrehung
14ist eine Eindrehung 15 angeordnet : bei dieser Eindrehung 15 ist praktisch das Gewinde entfernt, und es soll dadurch beim Anschweissen der Abdeckplatte 13 verhindert werden, dass das Gewinde durch Schweiss- funken beschädigt wird. An der unteren Stirnfläche der Schweissmutter ist ein Zentrierfortsatz 16 ange- ordnet, mit dem die Schweissmutter in das in den Blechteilen gebohrte Loch eingesetzt wird.
Nach Fig. 2 ist eine Schweissmutter an ihrer unteren Stirnfläche ebenfalls mit einem Zentrierfortsatz
26 versehen, sowie mit Schweissvorsprüngen 22, die hier gestrichelt angedeutet sind. Auf der linken Sei- te der Fig. 2 ist angedeutet, wie die angeschweisste Mutter mit dem Blechteil 27 verbunden ist. An der oberen Stirnfläche der Mutter 21 ist zunächst eine Eindrehung 24 angeordnet, die in ihrem Durchmesser jedoch grösser gehalten ist als die Eindrehung 14 nach Fig. l und als die Abdeckplatte 23. An der Boden- flache der Eindrehung 24 ist ein ringsum laufender Grat 28 vorgesehen, der den Schweissvorsprung und da- mit die Schweissstelle 28a bildet an der er zusammengeschmolzen wird.
Auch hier ist die Abdeckplatte 23 stärker als die Eindrehung 24, denn es könnte sonst der Fall eintreten, dass beim Anschweissen die Abdeckplatte in eine zu tiefe Eindrehung hineingedrückt wird und dass dann der Kontakt mit der Schweisselektrode verlorengeht. Die Schweisselektrode würde dann unter Umständen auf der Stirnfläche der Mutter aufliegen, und es würde sich ein falscher und sehr nachteiliger. Stromfluss ergeben.
Eine Schweissmutter nach Fig. 3 ist an ihrer unteren Stirnfläche in gleicher Weise ausgebildet wie eine Schweissmutter nach Fig. 2. Die Eindrehung in der Stirnfläche der Schweissmutter 31 zur Aufnahme der Abdeckplatte 33 ist hier mit einer ringsumlaufenden Kerbe 34 ausgeführt, an die sich gegen die Gewindebohrung der Mutter hin eine konisch abfallende Fläche 35 anschliesst. Der Schweissvorsprung 38 erhält dadurch gegenüber der Abdeckplatte 33 eine ringförmige Auflagefläche, und es steht hier wesentlich mehr schmelzbares Material für den Schweissvorgang zur Verfügung als bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Die konisch eingedrehte Fläche 35 dient dem gleichen Zweck wie die Eindrehung 15, es wird dadurch verhindert, dass Schmelzfluss oder Schweissfunken unmittelbar in das Gewinde eindringen können.
An der unteren Stirnfläche der Schweissmutter 31 ist ein Schweissgrat 32 angedreht, der etwa dreieckigen Querschnitt hat und ringförmig verläuft. Dieser Schweissgrat 32 liegt dem Schweissgrat 38 praktisch parallel zur Gewindeachse gegenüber, und es ist zu erkennen, dass ein Schweissstrom auf dem kürzesten Wege und mit grosser Stromdichte von der Schweisselektrode über die Abdeckplatte 33, Schweissgrat 38, Mutter 31, Schweissgrat 32 in den Blechteil 37 fliessen kann.
In Fig. 4 ist die Schweissmutter mit 41 bezeichnet, die untere Stirnfläche dieser Schweissmutter entspricht in der Form derjenigen der Fig. 2. In die obere Stirnfläche ist eine Eindrehung 44 eingebracht, in dieser Eindrehung sind drei die oberen Schweissstellen bildende Schweissvorsprilnge 48 stehengelassen, welche bezüglich ihrer Lage den drei Schweissvorsprüngen 42 an der unteren Stirnseite der Mutter 41 angepasst sind. Auch hier ist zu erkennen, dass beim Anschweissen der Abdeckplatte 43 und beim gleichzeitigen Aufschweissen der Mutter 41 auf den Blechteil 47 der Strom einen äusserst kurzen Weg bei grosser Stromdichte zurücklegt und dabei das Material der Schraubenmutter nur geringfügig erwärmt.
In Fig. 5 ist eine Vierkantschweissmutter 51 dargestellt, die auf ihrer unteren Stirnfläche an den Ecken mit Schweissvorsprüngen 52 versehen ist. In der oberen Stirnfläche ist ähnlich der Fig. l eine Eindrehung 54 angebracht, deren Tiefe hier jedoch der Stärke der Abdeckplatte 53 entspricht. Die Abdeckplatte 53 ist gewölbt ausgebildet und passt mit ihrer Aussenkante dicht anliegend in die Eindrehung 54 hinein. Un- ter dem Anpressdruck der Elektrode beim Schweissen wird diese Abdeckplatte 53 durchgebogen, so dass ihre Aussenkante gegen die Kante der Eindrehung 54 gepresst wird.
Der Stromübergang findetalso in dieser ringförmigen Schweissstelle 59 statt, und es erfolgt eine sehr saubere Verschweissung an der Aussenkante der Abdeckplatte, die örtlich von der Gewindebohrung der Mutter so weit entfernt liegt, dass eine Beeinträchtigung des Gewindes durch Schmelzfluss oder Schweissfunken nicht erfolgen kann.
Bei Schweissmuttern nach den Fig. 6 und 7 ist die Abdeckpiatte durch einen hutförmig tiefgezogenen Deckel ersetzt. Nach Fig. 6 ist die Schweissmutter 61 auf ihrer oberen Stirnseite mit einer Eindrehung 64 von grösserer Tiefe versehen, und in dieser Eindrehung ist ein hutförmig ausgebildeter Deckel 63 eingesetzt. Die Verschweissung findet an der Auflage des Deckels 63, der Schweissstelle 69, statt. Ein solcher
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tiefgezogener Verschlussdeckel hat den Vorzug, dass bei ungleicher Schraubenlänge die Schraube immer mit vollem Gewinde eingesetzt wird und die Längendifferenz innerhalb des Verschlussdeckelraumes aus- geglichen wird. Der Verschlussdeckel 73 bei der Schweissmutter 71 nach Fig. 7 ist mit einer kegelförmigen
Seitenwandung ausgebildet, so dass er beim.
Schweissen durch den Pressdruck der Elektrode durchgepresst wird und sich nach aussen gegen die Seitenfläche der Eindrehung 74 anlegt. Die obere Schweissstelle ist hier mit 79 bezeichnet.
Aus der Beschreibung geht hervor, dass es durch die definierte Anbringung von Sollschweissstellen möglich ist, drei Teile gleichzeitig miteinander zu verschweissen. Der Schweissstrom wird dabei bewusst über kleine Flächen, die über den Querschnitt des mittleren verschweissten Stückes möglichst nahe aneinander liegen und in ihrer Grösse auf beiden Stirnseiten einander etwa entsprechen, geleitet, so dass grösste Stromdichte erreicht wird und trotzdem nur eine geringe Erwärmung im Innern des Materials. Bei einer Ausführungsform nach Fig. 5 ist ganz besonders offensichtlich, dass der Strom durch die besondere
Anordnung der oberen Sollschweissstelle bewusst vom Innern der Mutter nach den Aussenflächen hin abge- leitet wird, so dass eine Materialerwärmung nur in den äusseren Teilen der Schweissmutter 51 erfolgt.
Jede Erwärmung des Materials hat, wie bekannt, eine Gefügeänderung zur. Folge, welche jedoch bei einer
Schweissmutter nach Fig. 5 eine geringfügige Rolle spielt, da sie, wie hier ganz besonders deutlich wird, absichtlich in diejenigen Teile der Schweissmutter verlegt ist, die bei der Schraubverbindung weniger stark beansprucht sind, und in denen das Kraftliniennetz weiter ist als in unmittelbarer Nachbarschaft der tragenden Gewindeflanken. Selbstverständlich wird der in diesem Beispiel ganz offensichtlich erreichte
Effekt praktisch auch in mehr oder weniger ausgeprägter Form bei allen andern hier dargestellten For- men von Schweissmuttern erreicht.
Als weiterer Vorteil einer Schweissmutter nach der Erfindung sei schliesslich noch erwähnt, dass durch diese die Lagerhaltung ausserordentlich vereinfacht wird, denn es
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re Stirnfläche an der dafür vorgesehenen Stelle aufzulegen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schweissmutter mit Schweissstellen an beiden Stirnseiten dadurch gekennzeichnet, dass an den durch Schweissvorsprünge (28,38) oder durch Eindrehungen (14,44, 54,64, 74) gebildeten Schweissstellen (19,59, 69,79) an der oberen Stirnseite eine vorzugsweise federnde Abdeckplatte (13,23, 33, 43, 53, 63, 73) angeschweisst ist.